[发明专利]一氧化碳优先氧化的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法，特别是涉及一种高性能常温富氢气体中，一氧化碳优先氧化的催化剂及其制备方法。

背景技术

随着化石能源，诸如石油煤炭的枯竭，可再生能源变的日益突出，其中氢能的利用与开发显得十分紧迫。燃料电池是利用氢能的最佳方式。用甲醇裂解制取氢是成为燃料电池的主要制氢技术。但是甲醇裂解的气体产物大约含有1％～5％的一氧化碳，会使燃料电池的阳极铂电极发生中毒，造成燃料电池的供电性能的下降，并大大缩短燃料电池的使用寿命。由此，研制一种具有优良性能的富氢条件下的一氧化碳常温优先氧化的催化剂成为研究者们所关心的和不断实施的课题。目前，市场上多数的是针对一氧化碳氧化的催化剂，对富氢气体中含一氧化碳的消除，很多都停留在实验阶段，其一氧化碳的转化率与选择性并不是很理想。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，提供一种制作方便、粒径更细、一氧化碳的转化率与选择性更高的新型富氢气体一氧化碳优先氧化的催化剂及其制备方法。

本发明目的可以通过如下措施来实现：一氧化碳优先氧化的催化剂，是以氧化铝或二氧化钛为载体，任选碳酸钠、碳酸钾、尿素其中一种为沉淀剂，以第三周期K、Ca、Ni、Zn、Fe、Co、Cu、Mn、V或稀土元素的氧化物为助活性组分，以纳米金为活性组分组成；活性组分的前驱物为HAuCl₄·4H₂O，助活性组分的前驱物为K、Ca、Ni、Zn、Fe、Co、Cu、Mn、V或稀土元素的硝酸盐，制成一种在室温条件下，用液相共沉淀法超细粉末技术，烘干处理得到催化剂；所需原料组分及按重量配比如下：

TiO₂或Al₂O₃        1～2份          金属硝酸盐      0.01～0.60份

HAuCl₄·4H₂O       0.01～0.60份    沉淀剂          1～2份

优选原料组分及按重量配比如下：

TiO₂            1份             硝酸铈        0.01～0.60份

HAuCl₄·4H₂O    0.01～0.60份    尿素沉淀剂    1份

其中，催化剂中活性物质Au与助活性组分的金属氧化物之和，占催化剂的整个含量在10％～50％。

制备方法：将HAuCl₄·4H₂O、氧化铝或二氧化钛、金属硝酸盐及沉淀剂按上述比例溶于300ml水中，置于80℃恒温反应，当溶液PH值由酸性反应至中性时停止反应，减压过滤，并于100℃烘干。

其中，上述原料用蒸馏水溶解，采用共沉淀方法，将金与第三周期或稀土元素的氧化物高度分散在载体上，搅拌过滤后所得。

Au³⁺+3OH^-→Au(OH)₃↓

M²⁺+2OH^-→M(OH)₂↓

原料开始搅拌时，溶液在酸性环境中，随着沉淀剂的加入，溶液逐渐呈中性至反应结束，所得催化剂粒度均匀，粒径细小，催化剂的活性选择性高，可应用于工业生产。

具体制作工艺为：

1、催化剂的制备：

将上述份额的原料先溶解，反应温度控制在80℃，然后将原料匀速加入到搅拌反应釜中，搅拌速度均匀剧烈，当溶液反应PH值至接近中性时停止反应，将所得的沉淀物过滤洗涤至无氯离子检出，然后100℃烘干。

2、催化剂的成型与活化：

将所得到的催化剂在100吨工业油压机下压制成厚1cm直径80cm的圆片，并经过破碎收集到40～60目的颗粒，并在300℃温度于50ml/min(氢气)活化6小时，密封保存。

本发明的工作机理是：

酸性条件下原料的金属离子完全溶解于溶液中，在搅拌的条件下高度分散，随着沉淀剂的加入，溶液的PH值逐渐增大，会发生下列反应：

Au³⁺+3OH^-→Au(OH)₃↓

M²⁺+2OH^-→M(OH)₂↓